## 
Abstract —The  purpose  of  this  study  is  to  control  the robot's navigation manually and determine the coordinate position and movement patterns of the manual robot. This study uses GPS to determine the position of coordinates and patterns  of  manual  robot  movements.  Manual  robot navigation control systems use wireless joysticks and use of omni  wheels  on  manual  robot  mechanics  to  maneuver movements  in  all  directions.    The  control  device  uses  the Serial  Peripheral  Interface  (SPI)  communication  by utilizing  the  nRF24L01  communication  device  on  the  2.4 GHz  RF  band.  The  results  showed  that  the  position  and pattern  of  manual  robot  navigation  movements  can  be known based on the coordinate points on the route taken. In addition, wireless joysticks can control manual robots to maneuver the movements of manual robots in all directions.
Index  Terms —Navigation,  manual  robot,  control systems, wireless communication.
Abstrak –-Tujuan  penelitian  ini  adalah  mengendalikan navigasi  robot  manual  serta  menentukan  posisi  kordinat dan  pola  pergerakan  robot  manual.  Penelitian  ini menggunakan  GPS  untuk  menentukan  posisi  koordinat dan pola pergerakan robot manual. Sistem kendali navigasi robot  manual  menggunakan joystick nirkabel  serta penggunaan roda omni pada mekanik robot manual untuk melakukan manuver pergerakan ke segala arah. Perangkat kendali  menggunakan  komunikasi Serial  Peripheral Interface (SPI) dengan memanfaatkan perangkat komunikasi  nRF24L01 pada pita gelombang RF 2.4 GHz. Hasil  penelitian  didapatkan  bahwa  posisi  dan  pola pergerakan  navigasi  robot  manual  dapat  diketahui berdasarkan titik-titik koordinat pada rute yang ditempuh. Selain  itu, joystick nirkabel  dapat  mengendalikan  robot manual  untuk  melakukan  manuver  pergerakan  robot manual ke segala arah.
Kata  Kunci —Komunikasi  nirkabel,  navigasi,  robot manual, sistem kendali.

## I. I NTRODUCTION
erkembangan dunia robotika semakin meningkat dari tahun  ke  tahun.  Berbagai  hal  dilakukan  untuk mengembangkan  teknologi  di  bidang  robotika.  Salah satunya  kendali  navigasi  robot  manual  serta  penentuan posisi  koordinat  dan  pola  pergerakan  robot  manual. Teknologi  robot  mengalami  perkembangan  yang
F. A. Dosen, Jurusan  Teknik Elektro,  Fakultas  Teknik Universitas Maritim Raja Ali Haji, Jl. Politeknik Senggarang No. 1, Tanjungpinang, Indonesia (corresponding author; email saptanugraha@umrah.ac.id ) S.  B.  Mahasiswa,  Jurusan  Teknik  Elektro,  Fakultas  Teknik Universitas  Maritim  Raja  Ali  Haji,  Jl.  Politeknik  Senggarang  No.  1, Tanjungpinang, Indonesia.
menyeluruh dari sisi navigasi robot. Kendali  navigasi  manual  pada  robot vacum  cleaner melalui remote  control [1].  Robot  dikendalikan menggunakan  pin  digital  pada remote  control .  Kendali robot  menggunakan remote  control dilakukan  dengan mengirimkan  sinyal  dari  Rx  ke  Tx  menggunakan pembangkit  yaitu  sinyal  dari  clock  dengan  kekuatan frekuensi  2,4  GHz.  Robot  berhasil  dikendalikan  untuk pergerakan maju, mundur, belok secara menyeluruh pada motor DC dan kendali motor servo pada lengan robot.
Kendali mobile  robot manipulator  menggunakan perangkat joystick  wireless berbasiskan  mikrokontroler ATMega  8  [2].  Mikrokontroler  melakukan  koneksi dengan  perangkat  kendali  menggunakan  komunikasi Serial Peripheral  Interface dengan 2 modul transmitter dan receiver .  Data  yang  diterima  mikrokontroler digunakan  sebagai  nilai  awal  untuk  melakukan  kendali mobile robot manipulator. Hasil pengujian menunjukkan bahwa joystick wireless dapat mengendalikan pergerakan  mobile  robot  manipulator  dan  melakukan komunikasi pada jarak 0 – 10 meter.
Kendali navigasi robot tank dilakukan melalui gerakan tangan manusia dengan menempatkan sensor accelerometer  ADXL335  pada  sarung  tangan  yang digunakan  untuk  mendeteksi  bentuk  gerakan  tangan tersebut. Inputan dari sensor akan diproses oleh Arduino Nano  ditransmisikan  melalui  nRF24L01  2.4GHz.  Hasil menunjukkan  bahwa  perangkat  dapat  mendeteksi  gerak yang  kemudian  diterima  dan  diolah  perangkat  Arduino Mega  pada  robot  tank  menjadi  gerakan  navigasi  robot tank [3].
Pemanfaatan  teknologi  GPS  dan  Kompas  pada aplikasi  android  untuk  navigasi mobile  robot dalam penentuan posisi dan arah pergerakan robot serta sensor ultrasonik dalam melakukan deteksi objek di sekitar [4]. Data  yang  diterima  dari  input  GPS  dan  Kompas dikirimkan  untuk  diproses  menjadi  sinyal  dalam mengendalikan  pergerakan mobile  robot .  Robot  dapat dikendalikan  dan  berhasil  menedeteksi  objek  di  sekitar pergerakan robot.
Sistem kendali navigasi robot manual pada penelitian ini  adalah  bagaimana  menentukan  posisi  koordinat  dan pola pergerakan robot manual. Penelitian ini menggunakan  GPS  untuk  menentukan  posisi  koordinat
T. C. Dosen, Jurusan  Teknik Elektro,  Fakultas  Teknik Universitas Maritim Raja Ali Haji, Jl. Politeknik Senggarang No. 1, Tanjungpinang, Indonesia.

## Sistem Kendali Navigasi Robot Manual
Sapta Nugraha, Tri Ananda Putra, Tonny Suhendra
P
dan  pola  pergerakan  robot  manual.  Sistem  kendali navigasi  robot  manual  menggunakan joystick nirkabel serta penggunaan roda omni pada mekanik robot manual untuk  melakukan  manuver  pergerakan  ke  segala  arah. Perangkat  kendali  menggunakan  komunikasi Serial Peripheral  Interface (SPI)  dengan  memanfaatkan perangkat  komunikasi  nRF24L01  pada  pita  gelombang RF 2.4 GHz.

## II. M ETODOLOGI P ENELITIAN
A. Arduino Mega 2560 Arduino Mega 2560 adalah papan sirkuit mikrokontroler
berdasarkan ATmega2560. Mikrokontroler ini memiliki 54 pin input / output digital (15 pin sebagai output PWM), 16 input analog, 4 UART, osilator  kristal  16  MHz,  koneksi  USB,  colokan  listrik, header  ICSP,  dan  tombol  reset.  Spesifikasi  Ini dibutuhkan untuk mendukung perangkat mikrokontroler. Arduino  Mega  2560  dapat  dinyalakan  dengan menghubungkan  langsung  ke  komputer  menggunakan kabel  USB.  Selain  itu  juga,  dapat  dinyalakan  dengan adaptor AC ke DC atau sumber daya listrik dari baterai. Arduino  Mega  kompatibel  dengan  berbagai  macam perangkat  yang  dirancang  untuk  Arduino  Duemilanove atau Diecimila.

## B. GPS NEO 6M
GPS NEO 6M adalah modul GPS yang dikoneksikan ke minsys (Arduino, Raspberry  Pi, dan  lainnya) dengan koneksi serial TTL 3v3. Modul GPS yang dikoneksikan ke minsys akan memiliki kemampuan untuk mengetahui posisi (koordinat) dengan bantuan satelit GPS. GPS NEO 6M  memiliki  sensitivitas  tinggi  untuk  aplikasi  dalam ruangan  dan  memiliki  EEPROM  untuk  menyimpan pengaturan  konfigurasi.  Modul  ini  bekerja  dengan  baik dengan  input  DC  dalam  kisaran  3,3  hingga  5V.  Modul NEO  6M  mencakup  satu  antarmuka  UART  yang  dapat dikonfigurasi untuk komunikasi serial dengan baud rate UART (TTL) default adalah 9.600.

## C. NRF24L01 Module
NRF24L01  merupakan  modul  komunikasi  jarak    jauh yang menggunakan frekuensi pita gelombang radio 2.4- 2.5  GHz Industrial  Scientific  and  Medical (ISM). NRF24L01  memiliki  kecepatan  sampai  2Mbps  dengan pilihan opsi date rate 250 Kbps, 1 Mbps, dan 2 Mbps. Transceiver terdiri dari synthesizer frekuensi terintegrasi, kekuatan amplifier , osilator kristal, demodulator , modulator dan Enhanced  ShockBurst  ™ mesin  protokol.  Output  daya,  saluran  frekuensi,  dan setup  protokol  yang  mudah  diprogram  melalui antarmuka Serial  Peripheral  Interface (SPI). Konsumsi arus yang digunakan sangat rendah, hanya 9.0 mA pada daya output  -6 dBm dan 12.3 mA dalam mode RX. Built- in  Power  Down dan mode  standby membuat penghematan daya dengan mudah terealisasi [5].

## D. Joystick Nirkabel PS2
Joystick  nirkabel  PS2  terdiri  dari  dua  modul nRF24L01, yaitu modul transmitter dan modul  receiver. Modul  transmitter  berfungsi  sebagai  data  input  dan mengirim  data  input  tersebut  ke  modul  receiver.
Sedangkan  modul  receiver berfungsi sebagai penerima data  yang  dikirim  dari  modul  transmitter.  Pada  setiap joystick  nirkabel  PS2  terdapat  kontroler  yang  bertugas untuk  berkomunikasi  dengan    perangkat  nRF24L01. Komunikasi yang digunakan adalah serial sinkron, yaitu data  dikirim  satu  per  satu  melalui  jalur  data.  Untuk mengkoordinasikan  antara  pengirim  dan  penerima terdapat  satu jalur  clock. Hal  inilah  yang  membedakan serial  sinkron  dengan  serial  asinkron  (UART/RS232) yang  dapat  bekerja  tanpa  jalur  clock  karena  masing- masing pengirim dan penerima mempunyai clock [6].

## E. Kinematika pada Omnidirectional Robot
Kinematika  robot  digunakan  untuk  mendefinisikan arah  dan  kecepatan  robot.    Berdasarkan  sifatnya,  robot jenis  ini  termasuk  dalam  kategori  robot holonomic . Robot dapat berpindah ke sebelah kiri atau kanan tanpa terlebih  dahulu  mengubah  orientasi  robot  [7],  dengan menggunakan  kinematika  balik yang mengubah masukan  (input)    posisi  dalam  bentuk  koordinat  (x,y) dengan sudut  θ  menjadi kecepatan masing-masing roda, yaitu 𝜔 1 , 𝜔 2 , 𝜔 3 , 𝜔 4 , dan arah putaran roda. Simbol untuk roda  pada  setiap  sisi  robot  secara  berurutan  yaitu  W1, W2,  W3  dan  W4.  Gbr.  1  merupakan  rancangan    robot omni dengan   bentuk  frame  “X”  dengan  empat buah roda  sehingga  sudut  yang  terbentuk  antar  sumbu  roda dengan sumbu y, 𝛼 1 = 45°, 𝛼 2 = 135°, 𝛼 3 = 225° , 𝛼 4 = 315°. Kecepatan linear roda masing-masing yaitu v 1 , v 2 , v 3 , v 4 dan  d  merupakan  jarak  (meter)  antara  roda  dan pusat roda. Vx dan Vy adalah kecepatan terhadap sumbu x dan y pada robot.
Gbr. 1. Susunan dan konfigurasi roda omni

## III. M ETODE P ERANCANGAN
Proses  Keseluruhan  sistem  robot  dibagi  menjadi  3 sistem yaitu sistem kontrol, sistem robot manual (MR-1) dan sistem navigasi.
Gbr.  2  menjelaskan  saat  sistem  kontrol  dinyalakan maka  inisialisasi  nRF24L01  dilakukan,  selanjutnya inisialisasi  Josytick  dilaksanakan,  kemudian  Arduino Nano  menunggu  input  dari  operator.  Tombol  yang ditekan  akan  dikonversikan  menjadi  karakter  Khusus yang  akan  di  kirim  kepada  sistem  MR-1  melalui nRF24L01.
Mulai Inisialisasi nRF24L01 Inisialisasi Joystick Input Joystick kirim karakter Joystick melaui nRF24L01 (TX) Gbr. 2. Diagram alir sistem kontrol
Gbr. 3 menjelaskan diagram alir sistem navigasi. Sistem ini dimulai  dengan    menginisialisasi  komunikasi  serial  kepada komputer dan komunikasi serial kepada GPS. Jika data satelit GPS terbaca dengan nilai lebih dari atau sama dengan 4, maka akan  masuk  program  selanjutnya,  jika  tidak  maka  akan kembali mengambil data awal. Ketika data satelit terbaca nilai lebih dari 4,  maka arduino  menunggu data tahun  dari GPS. Jika tahun bernilai lebih dari atau sama dengan 2019, maka arduino  akan  melanjutkan  program  pengambilan  data kordinat.  Jika  tidak  akan  kembali  mengambil  data  tahun. Ketika data tahun  lebih dari  sama  dengan 2019,  maka GPS akan mengambil data berupa data bujur dan data lintang yang akan disimpan pada micro SD Card.
Gbr 3. Diagram alir sistem navigasi
Gbr.  4  menjelskan  sistem  MR-1.  Inisialisasi nRF24L01  dilakukan  saat  sistem  ini  dinyalakan,  lalu masuk  pada  program  utama.  Motor  dan  Relay  dalam keadaan  mati,    Kemudian  menunggu  data  karakter  dari sistem  kontrol  yang  diterima  dari  nRF24L01.  Ketika karakter L3 atas maka MR-1 bergerak maju, karakter L3 bawah maka MR-1 bergerak mundur, karakter L3 kanan maka  MR-1  bergerak  kearah  kanan,  karakter  L3  kiri maka  MR-1  bergerak  kearah  kiri,  karakter  R3  kanan maka MR-1 berputar searah jarum jam atau putar kanan, karakter  R3  kiri  maka  MR-1  akan  berputar  berlawanan arah jarum jam atau putar kiri, karakter R1 maka MR-1
akan  bergerak  serong  kanan,  karakter  L1  maka  MR-1 serong kiri, karakter R2 maka  lengan MR-1 akan maju, karakter L2 maka lengan capit MR-1 akan mencapit, dan ketika karakter O diberikan maka lengan pelontar MR-1 akan melontarkan.
MR-1  juga  dilengkapi  dengan  sistem  navigasi  GPS yang berfungsi untuk membaca titik kordinat dari MR-1 serta  dapat  melihat  arah  pergerakan  dari  MR-1 beroperasi.
Gbr 4. Diagram alir Sistem Kontrol

## IV. H ASIL D AN P EMBAHASAN

## A. Pengujian Sistem Kontrol
Pada  pengujian  ini  dilakukan  dengan  cara  memberi masukan  kepada  sistem  menggunakan joystick nirkabel yang telah dirangkai. Joystick mempunyai peran penting pada  MR-1  karena  seluruh  kontrol  dari  MR-1 dioperasikan  melalui  joystik.  Pengujian  dilakukan  di lokasi  terbuka.  Pada  pengujian  ini,  dilihat  respon  yang diterima  oleh  MR-1  dan  mendata  keluaran  atau  output yang  dihasilkan  dari  pengujian  ini.  Hasil  pengujian Sistem  Kontrol  MR-1  dapat  dilihat  pada  tabel  1.  Pada tabel  1  dapat  dilihat  bahwa  perangkat  joystick  nirkabel dapat  bekerja  dengan  baik  dan  sesuai  dengan  perintah
yang  diberikan.  Semua  inputan  berupa  tombol  pada joystick  mendapatkan  respons  yang  baik,  dapat  dilihat dari  komponen  yang  aktif  dan  sesuai  dengan  sistem kerjanya. Joystick nirkabel memudahkan operator dalam mengoperasikan  MR-1,  sehingga  operator  tidak  perlu mengikuti  pergerakan  MR-1  seperti  halnya  apabila menggunakan  joystick  kabel  yang  terbatas  jarak sehingga  harus  mengikuti  kemana    gerak  dari  robot tersebut.
TABEL 1 H ASIL P ENGUJIAN S ISTEM K ONTROL Tombol Respon Keterangan Robot L3 Atas Baik Bergerak Ke depan L3 Bawah  Baik Bergerak Ke Belakang L3 kanan Baik Bergerak Ke Kanan L3 Kiri Baik Bergerak Ke Kiri R3 Kanan Baik Berputar ke Kanan R3 Kiri Baik Berputar ke Kiri L1 Baik Bergerak Serong Kiri R1 Baik Bergerak Serong Kanan L2 Baik Lengan 1 Mencapit R2 Baik Lengan 2 Maju Lingkaran  Baik Lengan 3 Melontar

## B. Pengujian Sistem MR-1 pada putaran roda omni
Tabel 2 merupakan hasil pengujian sistem MR-1 pada putaran  roda  omni.  Pengujian  ini  dilakukan  untuk melihat  hasil  putaran  motor  yang  aktif.  Putaran  motor yang  aktif  dari  hasil  input  yang  dilakukan  dengan menggunakan Joystick akan  mempengaruhi  arah pergerakan MR-1.
TABEL 2 H ASIL P ENGUJIAN S ISTEM PADA R ODA O MNI Tombol Putaran Motor dan roda Omni L3 Atas 1, 4 Reverse, 2, 3 Forward L3 Bawah 1, 4 Forward , 2, 3 Reverse L3 kanan 1, 2 Reverse , 3, 4 Forward L3 Kiri 1, 2 Forward , 3, 4 Reverse R3 Kanan 1, 2, 3, dan 4 Forward R3 Kiri 1, 2, 3, dan 4 Reverse L1 2 Forward dan 4 Reverse R1
1 Forward dan 3 Reverse
Bentuk  Base  MR-1  yang  dirancang  ialah  berbentuk persegi  8  dengan  penempatan    posisi  Roda  Omni diletakkan  di  setiap  sudut  45°  dari  titik  pusat  MR-1, sehingga membentuk posisi roda seperti bentuk X seperti yang ditunjukkan Gbr. 5.

## Gbr. 5. Posisi roda dan bentuk MR-1.
Hasil  dari  pengujian  yang  didapatkan  bahwa  arah pergerakan  MR-1  dipengaruhi  dari  putaran  roda  omni. Penggunaan  roda  omni  pada  bidang  robotika  sangat dianjurkan.  Penggunaan  roda  omni  membuat  manuver MR-1  lebih  efisien  dikarenakan  roda  omni  memiliki kelebihan yaitu  memiliki arah pergerakan dan membuat MR-1 yang menggunakan roda omni bisa bermanuver ke segala arah / 360°. Teknologi pada roda omni  ini adalah roda yang berupa omni directional poly roller wheel . Di mana  roda  omni  mampu  melakukan  gerakan  yang kompleks  untuk  mencapai  posisi  tertentu.  Sistem  ini menghasilkan pergerakan MR-1 yang memiliki 2 derajat kebebasan karena dapat bergerak pada sumbu x ataupun y secara bebas.

## C. Pengujian Sistem Navigasi penentuan posisi MR-1
Pengujian  titik  koordinat  robot  dilakukan  agar  dapat melihat  serta  menentukan  titk  koordinat  dari  robot  dan dapat menentukan pola pergerakan MR-1. Pengujian ini dilakukan di tempat terbuka dan mempunyai ukuran yang luas,  dikarenakan  pengujian  ini  menggunakan  modul GPS  NEO  6M  sebagai  inputan  sensor  untuk  membaca dan  modul  SD  Card  sebagai  perekam  pembacaan  dari modul  GPS  NEO  6M.  Data  koordinat  yang  didapatkan dijadikan pedoman untuk membuat  pola pergerakan dari MR-1.
Gbr.  6  merupakan  hasil  pengujian  data  titik  kordinat berupa  data  Lintang  dan  data  bujur  posisi  MR-1. Perekaman data diambil setiap detik dimulai saat MR-1 beroperasi  atau  bergerak  sampai  MR-1  berhenti beroperasi. Data titik kordinat yang didapat oleh GPS ini dijadikan  sebagai  acuan  untuk  melihat  posisi  dan  pola pergerakan pada MR-1.
Pola  pergerakan  MR-1  diasumsikan  dengan  garis berwarna  kuning.  Pola  pergerakan  MR-1  terdapat beberapa titik koordinat yang tidak ada atau terputus, hal ini  dikarenakan  modul  GPS  NEO  6M  tidak  menerima data koordinat dari satelit.
Data yang tidak terekam oleh modul GPS NEO 6M bisa disebabkan  karena  terhalangnya  modul  GPS  NEO  6M saat  menerima  koordinat  dari  satelit.  Terhalangnya koordinat  yang  diterima  oleh  GPS  bisa  disebabkan adanya pohon, atap rumah dan bangunan.

## V. K ESIMPULAN

## A. Kesimpulan
Sistem  kendali  navigasi  robot  manual  dapat mengendalikan pergerakan robot manual serta menentukan posisi dan pola pergerakan robot menggunakan  modul  GPS  NEO  6M.  Perangkat komunikasi  pada  joystick  nirkabel  dapat  mengirimkan data  dari  perangkat  pengirim  ke  perangkat  penerima untuk  mengendalikan  robot.  Selain  itu,  robot  dapat bermanuver  ke  segala  arah  (360°)  menggunakan  roda omni.

## R EFERENSI
[1] E. H. Tias, 2017. Penggunaan Joystick Wireless PS2 pada Sistem Navigasi  Robot  Vacum  Cleaner  Kendali  Manual .  Tugas  Akhir. Politeknik Negeri Sriwijaya.
[2] Zaenurrohman  dan  U.  Sutisna,  2014. Perancangan  Sistem Kontrol  Wireless  pada  Mobile  Robot  Manipulator  Berbasis Mikrokontroler ATMega8 . JNTETI, Vol. 3, No. 1, Hal. 69-75.
[3] M.  Y.  Mustar  dan  Y.  Ardianto,  2018. Perancangan  Kendali Navigasi  Robot  Tank  secara  Nirkabel  Berbasis  Sensor Accelerometer berdasarkan Gerakan Tangan . Jurnal SIMETRIS, Vol. 9, No. 1, Hal. 87-98.
[4] R.  Dikairono,  T.  A.  Sardjono,  dan  L.  Yulianto,  2013. Sistem Navigasi  dan  Penghindar  Rintangan  pada  Mobile  Robot menggunakan  GPS  dan  Pengukur  Jarak  Ultrasonik. JAVA Journal of Electrical and Electronics Engineering, Vol. 11, No. 1, Hal. 1-6.
[5] Nordic  Semiconductor  ASA.,  2006. Single  Chip  2.4  GHz Transceiver . [Online] Available at: http://data.mecheng.adelaide.edu.au/robotics/WWW_Devs/Drag on12/rtmc9S12Target/nRF24L01_prelim_prod_spec_1_2.pdf[Di akses 26 Oktober 2016].
[6] A.  N.  Adi,  2009. Antarmuka  Joystick  Play  Station  Dengan Mikrokontroler AVR menggunakan CVAVR .  [Online]. Available: http://nugroho.staff.uii.ac.id/files/2009/01/psx.pdf .
[7] L. Huang, Y.S. Lim, D. Lee, dan C.E. Teoh, “ Design and Analysis of  a  Four-wheel    Omnidirectional    Mobile    Robot ,”    2nd
International  Conference  on  Autonomous  Robots  and  Agents, 2004, hal. 425-428.